金屬材料斷后伸長率檢測儀的研制

卓澤昌

（1 廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司；2 廣東省建設工程質量安全檢測總站有限公司）

0 引言

金屬材料在建筑業中是使用范圍最為廣泛的材料之一，其力學性能中包含了塑性指標，而斷后伸長率是最為重要的塑性指標。通常情況下，在檢測斷后伸長率時，先在金屬材料表面上留下標記點，然后對金屬材料進行拉斷后，將拉斷后的金屬材料平放在試樣槽上拼接，目測拼接完整后，再用游標卡尺輕觸標記點測出長度，最后計算斷后伸長率。金屬材料多為圓柱體結構，在使用游標卡尺輕觸測量斷后伸長率時，就會導致金屬材料容易滾動失穩，從而拼接不嚴，從而導致測量效率低，測量結果精度不高。

1 結構

本文研制的金屬材料斷后伸長率檢測儀（以下稱本檢測儀），旨在實現提高金屬材料斷后伸長率的檢測效率以及檢測精度。

如圖1 所示，本檢測儀包括包括架體、試樣槽、固定板、激光裝置。試樣槽水平設置在架體上，試樣槽用于放置拉斷后的第一金屬材料以及第二金屬材料。測量尺上標刻有用于計量長度的刻度，激光裝置與測量尺滑動連接，用于投射激光光束。

圖1 金屬材料斷后伸長率檢測儀立體圖

本檢測儀測量尺為數顯游標卡尺，激光裝置設置在數顯游標卡尺的游標上。

本檢測儀試樣槽的斷面為V 型結構，試樣槽的V 型開口角度為60°～120°。

本檢測儀試樣槽的兩端分別設有第一固定機構以及第二固定機構；第一固定機構用于向第一金屬材料施加朝向試樣槽底部的壓力，以使第一金屬材料固定在試樣槽上；第二固定機構用于向第二金屬材料施加朝向第一金屬材料的擠壓力，以使第一金屬材料與第二金屬材料緊貼接觸。第一固定機構包括第一豎向件以及第一橫向件，第一豎向件固定連接在試樣槽的一端端位處，第一橫向件位于試樣槽的上方，且第一橫向件的一端與第一豎向件的上部固定連接；第二固定機構包括第二豎向件，第二豎向件固定連接在試樣槽的另一端端位處，第二豎向件上螺紋連接有水平設置的第二螺栓，第二螺栓的末端朝向第一固定機構。

第二固定機構還包括第三豎向件，第三豎向件滑動連接在試樣槽上，第三豎向件的底部與試樣槽的放置表面貼合配合；第三豎向件的朝向第二豎向件的一側表面設有限位件，限位件內設有限位空腔；第二螺栓的末端固定連接有限位板，限位板旋轉連接在限位空腔內。如此設置，通過第三豎向板以增加第二螺栓對第二金屬材料的作用面積，從而確保第二螺栓能有效地推動第二金屬材料向第一金屬材料靠近。同時，將第三豎向板的底部與試樣槽的放置表面貼合配合，利用試樣槽以限制第三豎向板只能沿試樣槽滑動。

如圖2 所示，本檢測儀試樣槽的底部設有槽型通孔；試樣槽滑動連接有承托機構，承托機構包括由上至下依次連接的承托槽、連接件以及手持件，承托槽設置在試樣槽上，承托槽的底面與試樣槽的放置表面貼合配合；連接件貫穿槽型通孔，手持件位于試樣槽的下方；承托槽上設有軟質材料。

圖2 試樣槽結構示意圖

如圖3 所示，本檢測儀架體上設有水準儀，架體的底部分布有若干水平調節機構，若干水平調節機構相配合以使架體水平放置。

圖3 試樣槽剖面圖

本檢測儀水平調節機構包括底座，底座上部固定連接有螺桿，螺桿上螺紋連接有調節環，如圖4 所示；架體的底板穿過螺桿，并承托在調節環的上表面。

圖4 水平調節機構示意圖

2 操作步驟

金屬材料斷后伸長率檢測儀操作步驟如下：

⑴本檢測儀架體底部分部有若干水平調節機構，使用前通過調節水平調節機構使架體水平放置，通過觀察水準儀中的氣泡是否居中即能直觀觀察架體是否水平放置。

⑵利用打點機在金屬材料表面上留下標記點，然后對金屬材料進行拉斷后，將拉斷后的金屬材料平放在試樣槽上拼接，利用第一固定機構壓緊限制第一金屬材料的活動，利用第二固定機構推動第二金屬材料向第一金屬材料靠近，以使第一金屬材料與第二金屬材料的斷口端相互抵接，從而消除第一金屬材料與第二金屬材料之間的斷口端的間隙所帶來的不良影響，進而提高斷后伸長率的檢測精度。

⑶移動游標使激光光束對準第一金屬材料的標記號處，并進行數顯清零。然后滑動游標使激光光束對準第二金屬材料的標記號處，激光裝置所滑動的距離即為伸長量，可計算出金屬材料的斷后伸長率。

⑷架體上還設有數據處理器。可將將數顯游標卡尺所測得的讀數輸入至數據處理器中，通過對若干金屬材料進行多次測量取均值，即可進一步提高金屬材料的斷后伸長率的檢測精度。

3 優點

⑴操作簡便。本檢測儀試樣槽的斷面為V 型結構，便于金屬材料的平穩放置，采用數顯游標能直觀讀出檢測數值。

⑵檢測精度高。本檢測儀可避免在使用游標卡尺輕觸測量斷后伸長率時，導致金屬材料容易滾動失穩，從而拼接不嚴的情況發生。利用第一固定機構和第二固定機構使第一金屬材料與第二金屬材料的斷口端相互抵接，提高斷后伸長率的檢測精度。

⑶檢測效率高。本檢測儀通過設置激光裝置，利用激光裝置朝第一金屬材料以及第二金屬材料上的標記點投射激光光束，以代替使用游標卡尺輕觸，使金屬材料在測量時不會由于外部作用力滾動而使接口錯開，避免需要對金屬材料重新拼接，從而提高金屬材料斷后伸長率的檢測效率。

4 結語

金屬材料斷后伸長率檢測儀是一款操作簡便、設計合理、符合實際使用的檢測儀器，利用第一固定機構和第二固定機構使第一金屬材料與第二金屬材料的斷口端相互抵接，利用激光裝置朝第一金屬材料以及第二金屬材料上的標記點投射激光光束，以代替使用游標卡尺輕觸，避免了金屬材料在測量時因外力而滾動失穩的情況發生，解決了測量效率低，測量結果精度不高的技術問題。